Une équipe de chercheurs, affilié à l'Institut national des sciences et technologies d'Ulsan en Corée du Sud (UNIST) présente des approches alternatives pour les futures applications polyvalentes des aimants en plastique. Crédit :UNIST
Une équipe internationale de chercheurs affiliés à UNIST a introduit une nouvelle structure de réseau organique passionnante qui montre un ferromagnétisme organique pur à partir de p-TCNQ pur sans aucune contamination métallique à température ambiante. Les résultats ont été publiés dans Chimie .
Cette percée a été dirigée par le professeur Jong-Beom Baek et son équipe de recherche à l'École de génie énergétique et chimique de l'UNIST. Dans l'étude, l'équipe de recherche a synthétisé une structure de réseau à partir de l'autopolymérisation du monomère tétracyanoquinodiméthane (TCNQ). La structure de réseau organique conçue génère des radicaux neutres stables.
Depuis plus de deux décennies, il y a eu un scepticisme généralisé autour des allégations de ferromagnétisme plastique organique, principalement en raison de la contamination par les métaux de transition. Des efforts considérables ont été consacrés au développement d'aimants en composés purement organiques à base de radicaux libres, motivé à la fois par la curiosité scientifique et les applications potentielles d'un « aimant en plastique ». Les chercheurs ont donc cherché à exclure les problèmes de contamination et à réaliser des propriétés magnétiques à partir de plastiques organiques purs.
Ce travail de recherche rend compte de la conception, synthèse et propriétés magnétiques d'une structure de réseau de triazine démontrant un ferromagnétisme à température ambiante dérivé de matière organique pure. Le réseau polymère a été réalisé grâce à l'auto-polymérisation du TCNQ dans l'acide trifluorométhanesulfonique (TFMSA) à 155 degrés C . Des radicaux libres très stables sont générés par la torsion des liaisons π autour des cycles triazine et par piégeage dans l'état vitreux d'une structure de réseau TCNQ polymérisée (p-TCNQ).
Le tube Eppendorf vide (à gauche) n'est pas attiré par les aimants, tandis que celui rempli de p-TCNQ (à droite) est tiré par l'aimant. Crédit :UNIST
La présence d'électrons non appariés (radicaux) dans le p-TCNQ a été confirmée par spectroscopie de résonance de spin électronique (ESR) à l'état solide et la caractérisation magnétique a révélé la présence de ½ moments de spin, ce qui conduit à un ordre ferromagnétique avec une température critique nettement supérieure à la température ambiante. Les résultats expérimentaux ont été soutenus par un calcul théorique rigoureux pour vérifier l'origine du ferromagnétisme organique.
Cette étude a été menée conjointement par Javeed Mahmood de Energy and Chemical Engineering, Parc Jungmin des sciences et de l'ingénierie des matériaux, et Dongbin Shin du Département de physique de l'UNIST. Le professeur Jong-Beom Baek et le professeur Jung-Woo Yoo de la science des matériaux et de l'ingénierie ont supervisé le projet en tant qu'auteurs correspondants de cette étude.
"Notre étude suggère non seulement de nouvelles directions dans les matériaux magnétiques organiques, mais présente également un large éventail de possibilités pour concevoir de nouvelles structures avec des radicaux neutres stables, qui montrent un ordre ferromagnétique, ", explique le professeur Baek. "Ce matériau devrait attirer l'attention dans de nombreux domaines en raison de la curiosité scientifique et des applications potentielles des aimants en plastique."
